Donkere materie blijft onvindbaar, zelfs voor Xenon100

Zelf na honderd dagen van waarnemingen met de grootste donkere materie-detector ter wereld – de Xenon100 detector 1,4 km diep onder de rotsen van het San Grassogebergte in Italië – is men er niet in geslaagd een glimp op te vangen van een WIMP, een ‘weakly interacting massive particle’. Die deeltjes zouden volgens theoretici de donkere materie moeten uitmaken, het mysterieuze, onzichtbare spul dat 83% van alle materie in het heelal vormt – even afgezien van de donkere energie, die in nóg grotere hoeveelheden voorkomt.  In de Xenon100 detector zit een vat met 62 kg zuivere xenon en een WIMP-deeltje zou volgens de theorie héél af en toe in interactie kunnen komen met een xenon-atoom. In dat geval zou een foton en electrisch signaal worden geproduceerd met bepaalde eigenschappen, welke door gevoelige sensoren onderin het vat te zien zouden zijn. Die sensoren zie je hierboven op de foto. Probleem is dat ook andere processen een interactie met xenon op kunnen leveren, zoals kosmische deeltjes van buiten de aarde en het radioactieve verval van de aarde zelf. Om die eerste soort van vervuiling tegen te gaan, de kosmische straling dus, is men expres zo diep onder de grond gaan zitten. Afijn, de eerste waarnemingen van bijna 101 dagen, gedaan tussen januari en juni 2010, hebben drie ‘hits’ opgeleverd (zie de afbeelding hieronder, met daarin drie rood omcirkelde hits). Maar twee van de drie waren ruis, storende achtergrondsignalen en géén WIMP’s, aldus de betrokken natuurkundigen. Die derde zóu een WIMP kunnen zijn, maar het aantal is te weinig om er enige wetenschappelijke zekerheid aan te ontlenen. Betekent dit dat WIMP’s helemaal niet bestaan? Nee, dat betekent het niet. Het duidt er alleen op dat de huidige detectoren ze nog steeds niet kunnen zien. Het meest gangbare WIMP-model ging uit van een zogenaamd neutralino-deeltje, dat ongeveer 80 keer zo zwaar is als een proton. De waarnemingen met Xenon100 hebben die massa teruggebracht naar maximaal 50 GeV. Men is van plan een nog grotere detector te bouwen, waar een ton xenon in zit. Daarmee hoopt men wel een echte WIMP te kunnen vangen. Als je ‘t allemaal op je gemakje nog eens na wil lezen, hier is het wetenschappelijke artikel van het Xenon100-team over hun waarnemingen.

Bron: Universe Today.